POLYMERS AND SUSTAINABILITY:  OVERVIEW OF THE USE OF CONVENCIONAL AND BIODEGRADABLE POLYMERS: POLÍMEROS E SUSTENTABILIDADE: VISÃO GERAL DO USO DE POLÍMEROS CONVENCIONAIS E BIODEGRADÁVEIS

Nicolas Souza Schaulet; Vinicius  Gadis Ribeiro; Jocelise Jacques de Jacques

doi:10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n4.113-125

Autores

Nicolas Souza Schaulet UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Vinicius Gadis Ribeiro UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Jocelise Jacques de Jacques UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n4.113-125

Palavras-chave:

Polímero sintético, Desenvolvimento sustentável de produtos, Polímero biodegradável, Design e tecnologia

Resumo

Este artigo tem como objetivo fornecer uma visão geral dos momentos importantes na consolidação do uso de polímeros convencionais e biodegradáveis ao longo da história. Ele começa discutindo a definição de plásticos convencionais e biodegradáveis, seguido por uma contextualização histórica dos plásticos derivados do petróleo, aqui referidos como plásticos convencionais, destacando eventos significativos em sua evolução. O artigo, então, enfatiza o desenvolvimento e crescimento das aplicações de polímeros biodegradáveis. Para isso, foi realizada uma revisão da literatura, apoiada pela coleta de dados de publicações que discutem tecnologias de polímeros. Os estudos destacam as vantagens ambientais dos polímeros biodegradáveis, apesar de seus custos de produção ainda serem mais elevados. Embora os polímeros biodegradáveis sejam uma alternativa viável aos polímeros derivados do petróleo, há casos em que seu uso ainda não é viável, dependendo do contexto de aplicação, condições econômicas e experiência do consumidor.

Biografia do Autor

Nicolas Souza Schaulet, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Atuante no mercado de design como gestor de projetos e designer de produto. Possuo experiência em desenvolvimento de produtos e embalagens para o segmento de alimentação e bebidas, além de realizar projetos que abrangem Identidade de Marca, Modelagem 3D, Tecnologia Assistiva e Sustentabilidade.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/3597382447027058

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3330-2449

Vinicius Gadis Ribeiro, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Possui graduação em Ciências Náuticas pelo Ministério da Marinha (1984), graduação em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1994), mestrado em Administração pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1997) e doutorado em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2005). Atualmente, é professor adjunto do Departamento Interdisciplinar do Campus Litoral Norte da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e pertence ao quadro permanente do PPGDesign da mesma universidade. Atuou no Mestrado em Design do Centro Universitário Ritter dos Reis, na área de concentração Design, Educação e Tecnologia. Coordenou o curso de Especialização em Tecnologias Aplicadas a Sistemas de Informação com Métodos Ágeis do UniRitter (2009-2011). Coordenou o Programa de Pós-graduação em Design do Centro Universitário Ritter dos Reis (2011-2015), tendo sido coordenador adjunto em 2017 e 2018. Foi Coordenador Institucional do Programa Ciência sem Fronteiras no UniRitter (2011-2012). É consultor ad-hoc da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS), na área de Ciência da Computação, e na CAPES, área 29. Membro da comissão de avaliação de periódicos da CAPES, área 29, desde 2015. Membro da Comissão de Avaliação Quatrienal, área 29, período 2016-2020. Coordenador Adjunto do Programa de Pós-Graduação em Design da UFRGS (2022-2023) Atua nas áreas de Projetos de Segurança Computacional, Métodos de Pesquisa, emprego de Modelos Matemáticos para Otimização de Projetos, emprego de Modelos Matemáticos para Simulações de Fenômenos, Educação em Design e Impactos da Cultura em Design.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/2937182050702659

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7727-2088

Jocelise Jacques de Jacques, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo (1996), mestrado em Engenharia Civil (2000) e doutorado em Engenharia de Produção (2011) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), tendo desenvolvido parte de sua pesquisa na Universidade da Califórnia - Berkeley. É professora associada da Universidade Federal do Rio Grande do Sul na Faculdade de Arquitetura, Departamento de Design e Expressão Gráfica. É professora permanente do Programa de Pós-Graduação em Design (UFRGS), ministrando a disciplina Design e Sustentabilidade. Tem experiência nas áreas de Arquitetura e Urbanismo e Engenharia Civil, com ênfase na elaboração e gerenciamento de projetos, e Engenharia de Produção, com enfoque no desenvolvimento de produtos ambientalmente amigáveis. Atua principalmente nos seguintes temas: metodologia do processo de projeto, desenvolvimento sustentável de produtos, design socioambiental e educação no ensino superior.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/0338978144201051

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2109-0677

Referências

ALLISON, Ayşe Lisa et al. Barriers and enablers to buying biodegradable and compostable plastic packaging. Sustainability, v. 13, n. 3, p. 1463, 2021.

BOHLMANN, Gregory M. Biodegradable packaging life‐cycle assessment. Environmental Progress, v. 23, n. 4, p. 342-346, 2004.

NASCIMENTO, Tauana et al. Interação entre usuários e embalagens: percepções dos usuários no reuso de embalagens. In: Engenharia de materiais e meio ambiente: reciclagem, sustentabilidade, novos processos e desafios. Ponta Grossa: Aya, p. 90-104, 2022.

IDUMAH, Christopher Igwe; NWUZOR, Iheoma C. Novel trends in plastic waste management. SN Applied Sciences, v. 1, p. 1-14, 2019.

BRITO, G. F; AGRAWAL, P; ARAÚJO, E. M; MÉLO, T. J. A. Biopolímeros, Polímeros Biodegradáveis e Polímeros Verdes. Revista Eletrônica de Materiais e Processos (REMAP), v.6.2, p. 127-139, 2011.

HAHN, Stefan; HENNECKE, Dieter. Final Report WP4 - Comparison between natural and synthetic polymers. 2022.

LUCKACHAN, Gisha E.; PILLAI, C. K. S. Biodegradable polymers-a review on recent trends and emerging perspectives. Journal of Polymers and the Environment, v. 19, p. 637-676, 2011.

MUKHERJEE, Chandrapaul et al. Recent advances in biodegradable polymers–Properties, applications and future prospects. European Polymer Journal, p. 112068, 2023.

ASGHER, Muhammad et al. Bio-based active food packaging materials: Sustainable alternative to conventional petrochemical-based packaging materials. Food Research International, v. 137, p. 109625, 2020.

AMARAL, Murilo Alves do; BORSCHIVER, Suzana; MORGADO, Cláudia do Rosário Vaz. Análise do segmento de bioplásticos: prospecção tecnológica em “plásticos verdes”, PHA e PLA. Engevista, v. 21, n. 2, p. 228-241, 2019.

NICHOLSON, John. The chemistry of polymers. 3. ed. The Royal Society of Chemistry, p. 1-191, 2006.

PAVLATH, Attila E. Biodegradable polymers: Why, what, how. Physical Sciences Reviews, 2020.

CHIU, Ming-Chuan; CHU, Chih-Hsing. Review of sustainable product design from life cycle perspectives. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, v. 13, p. 1259-1272, 2012.

PENG, Qingjin et al. Tools for Sustainable Product Design: Review and Expectation. In: International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2013. p. V004T05A044.

HAUSCHILD, Michael; JESWIET, Jack; ALTING, Leo. From life cycle assessment to sustainable production: status and perspectives. CIRP annals, v. 54, n. 2, p. 1-21, 2005.

CAVALCANTE, Ana Luisa Boavista Lustosa et al. Design para a Sustentabilidade: um conceito Interdisciplinar em construção. Projetica, v. 3, n. 1, p. 252-263, 2012.

PATHAK, Swati; SNEHA, C. L. R.; MATHEW, Blessy Baby. Bioplastics: its timeline based scenario & challenges. J. Polym. Biopolym. Phys. Chem, v. 2, n. 4, p. 84-90, 2014.

FALCONE, Daniele M. B.; AGNELLI, José Augusto M.; FARIA, Leandro I. L. de. Panorama Setorial e Perspectivas na Área de Polímeros Biodegradáveis. Polímeros: Ciência e Tecnologia,vol. 17, n. 1, p. 5-9, 2007.

ARAÚJO, Bruna Aline; et al. A aplicação de polímeros biodegradáveis como uma alternativa sustentável. Research, Society and Development, v. 10, n. 9, p. e49010918248-e49010918248, 2021.

EUROPEAN BIOPLASTICS. Bioplastics market development update 2023. European Bioplastic, Berlin, Germany, 2023. Disponível em: <https://www.european-bioplastics.org/bioplastics-market-development-update-2023-2/>. Acesso em: 11/03/2024.

AZEVEDO, D. Revisão de Literatura, Referencial Teórico, Fundamentação Teórica e Framework Conceitual em Pesquisa – diferenças e propósitos. Working paper, 2016. Disponível em: < https://shre.ink/8PnN > Acesso em 09 set.2023.

FELDMAN, Dorel. Polymer history. Designed monomers and polymers, v. 11, n. 1, p. 1-15, 2008.

ANDERSON, Kevin J. Bakelite: 80 Years Since the First Synthetic Resin. MRS Bulletin, v. 14, n. 7, p. 69-69, 1989.

REILLY, Julie A. Celluloid objects: their chemistry and preservation. Journal of the American Institute for Conservation, v. 30, n. 2, p. 145-162, 1991.

KRÄTZ, Otto. Aufstieg und Niedergang des Galaliths. Chemie in unserer Zeit, v. 38, n. 2, p. 133-137, 2004.

CRESPY, Daniel; BOZONNET, Marianne; MEIER, Martin. 100 Years of Bakelite, the Material of a 1000 Uses. Angewandte Chemie International Edition, v. 47, n. 18, p. 3322-3328, 2008.

MURDER, Karel; KNOT, Marjolijn. PVC plastic: a history of systems development and entrenchment. Technology in Society, v. 23, n. 2, p. 265-286, 2001.

ANDRADY, Anthony L.; NEAL, Mike A. Applications and societal benefits of plastics. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, v. 364, n. 1526, p. 1977-1984, 2009.

SEYMOUR, Raymond Benedict; CHENG, T. C. (Ed.). Advances in polyolefins: The world’s most widely used polymers. Springer Science & Business Media, 1987.

TEACH, William Charles; KIESSLING, George Curt. Polystyrene. Reinhold, New York, NY, 1960.

SCOTT, Gerald. Polymers and the Environment. Cambridge: Royal Society of Chemistry, p. 1-148, 1999.

GEYER, Roland. Production, use, and fate of synthetic polymers. In: Plastic waste and recycling. Academic Press, 2020. p. 13-32.

HORN, Bibiana Silveira; et al. O uso do triple bottom line como uma ferramenta alternativa de sustentabilidade empresarial na sociedade de risco. Caminhos para a Sustentabilidade através do Design. In: Caminhos para a sustentabilidade através do Design. Porto Alegre: Ed. UniRitter, 2014. p. 119-132.

AMORIM, Ricardo. A tecnologia e o meio ambiente. Programa de Apoio à formação profissional. Gazeta Mercantil. 1993.

CAPOBIANCO, João Paulo. O que podemos esperar da Rio 92. São Paulo em Perspectiva, São Paulo, v. 6, n. 1-2, p. 13-17, 1992.

CAMPOS, Carlos Silva. Relatório Brundtland – a versão original. Disponível em: <https://ambiente.wordpress.com/2011/03/22/relatrio-brundtland-a-verso-original/>. Acesso em: 03 out. 2023.

BAHMED, Lylia; BOUKHALFA, Ali; DJEBABRA, Mebarek. Eco‐conception in the industrial firms: methodological proposition. Management of Environmental Quality: An International Journal, v. 16, n. 5, p. 530-547, 2005.

WAAGE, S. A. Re-considering product design: a practical “road-map” for integration of sustainability issues. Journal of Cleaner Production, Oxford, v. 15, n. 7, p. 638-649, 2007.

NATIONAL RESEARCH COUNCIL et al. Improving engineering design: Designing for competitive advantage. National Academies Press, 1991.

MCALOONE, Tim C.; PIGOSSO, Daniela CA. Ecodesign implementation and LCA. Life Cycle Assessment: Theory and Practice, p. 545-576, 2018.

OTTONI, Breno Luiz et al. Communication and biodegradable packaging relationship: a paradigm for final disposal. Journal of Applied Packaging Research, v. 10, n. 1, p. 2, 2018.

NEMAT, Babak et al. Design affordance of plastic food packaging for consumer sorting behavior. Resources, Conservation and Recycling, v. 177, p. 105949, 2022.

IDUMAH, Christopher Igwe; NWUZOR, Iheoma C. Novel trends in plastic waste management. SN Applied Sciences, v. 1, p. 1-14, 2019.

HUANG, Saimin et al. Plastic waste management strategies and their environmental aspects: A scientometric analysis and comprehensive review. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 19, n. 8, p. 4556, 2022.

RAMANI, Karthik et al. Integrated sustainable life cycle design: a review. 2010.

SILVA, Nathalie; PÅLSSON, Henrik. Industrial packaging and its impact on sustainability and circular economy: A systematic literature review. Journal of Cleaner Production, v. 333, p. 130165, 2022.

NYSTRÖM, Thomas et al. Managing circular business model uncertainties with future adaptive design. Sustainability, v. 13, n. 18, p. 10361, 2021.

GEYER, Roland; JAMBECK, Jenna R.; LAW, Kara Lavender. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science advances, v. 3, n. 7, p. e1700782, 2017.

EVODE, Niyitanga et al. Plastic waste and its management strategies for environmental sustainability. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, v. 4, p. 100142, 2021.

ALASSALI, Ayah et al. Towards higher quality of recycled plastics: Limitations from the material’s perspective. Sustainability, v. 13, n. 23, p. 13266, 2021.

RITCHIE, Hannah; ROSER, Max. How much plastic waste ends up in the ocean?. Our World in Data, 2023.

CHAMAS, Ali et al. Degradation rates of plastics in the environment. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, v. 8, n. 9, p. 3494-3511, 2020.

MCDONOUGH, William; BRAUNGART, Michael. Cradle to Cradle: Remaking the way we make things. New York: North Point Press, 2002.

MANZINI, Ezio; VEZZOLI, Carlo. O desenvolvimento de produtos sustentáveis: Os requisitos ambientais dos produtos industriais. Editora da Universidade de São Paulo, p. 25-25, 2002.

TARNE, P.; TRAVERSO, M.; FINKBEINER, M. Review of life cycle sustainability assessment and potential for its adoption at an automotive company. Sustainability, Basel, v. 9, n. 4, art. 670, 2017. Disponível em: <https://www.mdpi.com/2071-1050/9/4/670>. Acesso em: 20 Fev. 2024.

RACHURI, S.; SRIRAM, R. D.; SARKAR, P. Metrics, standards and industry best practices for sustainable manufacturing systems. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON AUTOMATION SCIENCE AND ENGINEERING, 2009, Bangalore, India. Proceedings […].). New York: IEEE, 2009. p. 472-477.

NARAYAN, Ramani. Biodegradable plastics. Opportunities for innovation: biotechnology, NIST GCR, p. 93-633, 1993.

PETERSEN, Karina et al. Potential of biobased materials for food packaging. Trends in food science & technology, v. 10, n. 2, p. 52-68, 1999.

DEMMER, Brian. Comparison and analysis of biobased/biodegradable and petrochemical cutlery flexibility. 2011.

GROSS, Richard A.; KALRA, Bhanu. Biodegradable polymers for the environment. Science, v. 297, n. 5582, p. 803-807, 2002.

OLIVEIRA, Adna Caroline Vale; SILVA, Aline de Souza; MOREIRA, Ícaro Thiago Andrade. Economia Circular: Conceitos e Contribuições na Gestão de Resíduos Urbanos. RDE-Revista de Desenvolvimento Econômico, v. 3, n. 44, 2020.

MACARTHUR, Ellen et al. Towards the circular economy: Accelerating the scale-up across global supply chains. Journal of Industrial Ecology, v. 3, n. 1, p. 23-44, 2014.

MACARTHUR, Ellen et al. Towards the circular economy: Opportunities for the consumer goods sector. Journal of Industrial Ecology, v. 2, n. 1, p. 23-44, 2013.

VELENTURF, A. P. M. et al. A new perspective on a global circular economy. 2019.

LISIECKI, M. et al. Circular economy initiatives are no guarantee for increased plastic circularity: A framework for the systematic comparison of initiatives. Resources, Conservation and Recycling, v. 197, p. 107072, 2023.

JÜRGENS, Meret; ENDRES, Hans-Josef. Environmental impacts of circular economy practices for plastic products in Europe: Learnings from life cycle assessment studies. Procedia CIRP, v. 122, p. 312-317, 2024.

CHENAVAZ, Régis Y.; DIMITROV, Stanko. From waste to wealth: Policies to promote the circular economy. Journal of Cleaner Production, p. 141086, 2024.

FELDMAN, Jessica et al. Circular economy barriers in Australia: How to translate theory into practice?. Sustainable Production and Consumption, 2024.

TURKCU, Deniz; TURA, Nina. The dark side of sustainable packaging: Battling with sustainability tensions. Sustainable Production and Consumption, v. 40, p. 412-421, 2023.

RAINATTO, Graziela Maira et al. How can companies better engage consumers in the transition towards circularity? Case studies on the role of the marketing mix and nudges. Journal of Cleaner Production, v. 434, p. 139779, 2024.

CHANDRA, R.; RUSTGI, Renu. Biodegradation of maleated linear low-density polyethylene and starch blends. Polymer Degradation and Stability, v. 56, n. 2, p. 185-202, 1997.

VAN BEILEN, Jan B.; POIRIER, Yves. Production of renewable polymers from crop plants. The Plant Journal, v. 54, n. 4, p. 684-701, 2008.

LAMBERT, Scott; WAGNER, Martin. Environmental performance of bio-based and biodegradable plastics: the road ahead. Chemical Society Reviews, v. 46, n. 22, p. 6855-6871, 2017.

SNELL, Kristi D.; PEOPLES, Oliver P. PHA bioplastic: A value‐added coproduct for biomass biorefineries. Biofuels, Bioproducts and Biorefining: Innovation for a sustainable economy, v. 3, n. 4, p. 456-467, 2009.

MORES, Giana de Vargas; FINOCCHIO, Caroline Pauletto Spanhol; BARICHELLO, Rodrigo; PEDROZO, Eugenio Avila. Sustainability and innovation in the Brazilian supply chain of green plastic. Journal of cleaner production, v. 177, p. 12-18, 2018.

DEMMER, Brian. Comparison and analysis of biobased/biodegradable and petrochemical cutlery flexibility. 2011.

HUANG, Ting-Yen; DUAN, Kon-Jen; HUANG; Shih-Yow; CHEN, C. Will. Production of polyhydroxyalkanoates from inexpensive extruded rice bran and starch by Haloferax mediterranei. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, v. 33, n. 8, p. 701-706, 2006.

MEADOWS, D. H., J. Randers, et al. The limits to growth: the 30- year update. White River Junction, Vt: Chelsea Green Publishing Company. 2004. xxii, 338 p.

DAVIS, Georgina; SONG, J. H. Biodegradable packaging based on raw materials from crops and their impact on waste management. Industrial crops and products, v. 23, n. 2, p. 147-161, 2006.

POLÍMEROS E SUSTENTABILIDADE: VISÃO GERAL DO USO DE POLÍMEROS CONVENCIONAIS E BIODEGRADÁVEIS